SCHWEIZERISCHE EIDGENOSSENSCHAFT Gesuchsnummer: 15725/66 Anmeldungsdatum: 31. Oktober 1966, 16 Uhr EIDGENÖSSISCHES AMT FÜR GEISTIGES EIGENTUM
Patent erteilt: 30. September 1968
Patentschrift veröffentlicht: 15. November 1968 G
HAUPTPATENT Drehmoment-Messnabe
Es sind Drehmoment-Messnaben bekannt, welche einen meist etwa zylindrischen, etwas elastisch nachgiebigen Verbindungsteil zwischen einer treibenden und einer anzutreibenden Welle aufweisen, auf welchem elektrische, auf Formänderungen ansprechende Drehmoment-Messorgane angeordnet und mit Dreh-Über- tragungen von Messströmen vorgesehen sind.
Bei den bisher bekannten Messnaben dieser Art sind die Anschlussmittel für die treibende und die anzutreibende Welle, meist Kupplungsflanschen, auf den in Achsrichtung einander gegenüberliegenden Seiten der Messnabe angeordnet. Diese Anordnung ist daher nur anwendbar, wenn die treibende und die anzutreibende Welle in dieselbe Achsflucht verlegbar sind. Wenn Riemen-, Ketten- oder Zahnrad-Kraftübertragungen durch eine Messnabe kontrolliert werden sollen, so benötigt man auf der An- und auf der Abtriebsseite eine weitere Lagerung. Dadurch wird der Einsatz der bekannten Messnaben erschwert oder sogar aus Platzgründen verunmöglicht.
Um diese Nachteile zu vermeiden wird nun eine Drehmoment-Messnabe mit elektrischen, auf Formänderungen ansprechenden Messorganen und mit Dreh Übertragungen von Messströmen vorgeschlagen, welche sich von den bisher bekannten Messnaben durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete, als Kraftübertragungsorgane ausgebildete Nabenelemente unterscheidet, deren eine Enden starr miteinander verbunden und die diesen gegenüberliegende Enden gegeneinander verdrehbar gelagert und mit Anschlussmitteln zur Kraftübertragung versehen sind.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Nach der in der Zeichnung dargestellten Ausführung weist die neue Messnabe einen im wesentlichen zylindrischen inneren Nabenteil 1 und einen konzentrisch über diesen stülpbaren hülsenförmigen Nabenteil 2 auf, welche an deren einen Enden mit Flanschenteilen 11, 21 beispielsweise mittels Schrauben 13 oder auf andere geeignete Weise starr miteinander verbunden sind. An der den Flanschen 11 und 21 gegenüberliegenden Seite 12 ist im Nabenteil 1 eine Bohrung 10 zum Anschluss an eine treibende Welle, beispielsweise an eine Motorachse 9, vorgesehen. Um sowohl eine gute Befestigung des Nabenteils 1 an der Motorachse 9 als auch eine leichte Lösbarkeit dieser Teile voneinander zu gewährleisten, können diese mit einer durch eine zentrale axiale Bohrung im Nabenteil 1 durchstedkhare Schraube 8 mibeinandrer verspannt sein.
Der Nabenteil 2 weist an der den Flanschen 11 und 21 gegenüberliegenden Seite 22 eine Sitzfläche für ein Anschlussorgan zur Kraftübertragung auf eine anzutreibende Welle, beispielsweise eine Keilriemenscheibe 20 auf, die zweckmässigerweise an einem am Nabenteil 2 vorgesehenen Flansch 23 mittels Schrauben 24 lösbar befestigt sein kann. Um einen genau konzentrischen Lauf der Nabenseiten 12, 22 und eine elastische Verdrehung gegeneinander zu gewährleisten, sind diese beiden Teile der Naben 1 und 2 gegeneinander durch ein Lager 3 abgestützt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weist der äussere Nabenteil 2 zwischen den beiden Flanschen 21 und 23 einen etwas elastisch nachgiebigen Mittelteil mit einer zweckmässigerweise etwa zylindrischen Mantelfläche auf, an welcher ein oder mehrere elektrische, auf Formänderungen ansprechende Drehmoment-Messorgane 4 in an sich bekannter Art angeordnet sind. Zur Übertragung der Messströme sind für Messungen bei kleiner Drehzahl auf einem der beiden Endlanschen 11, 21 mit dem oder den Messorganen 4 verbundene Schleifringe 5 vorgesehen. Für Messungen bei hoher Drehzahl oder kleinen Messsignalen wird zweckmässigerweise ein Quecksilber-Drehübertrager bekannter Bauart verwendet.
Für manche Verwendungszwecke kann es zweckmässig sein, den Nabenteil 1 auf der Antriebsseite über die gegeneinander verdrehbar gelagerten Nabenteile 22, 12 hinaus zu ver längern und auf dieser Verlängerung beispielsweise ein Schwungrad als Dämpfungsorgan für Drehmomentstösse vorzusehen.
Nach einer anderen in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform kann, anstelle des Mittelteiles am Nabenelement 2, der Mittelteil am Nabenelement 1 etwas elastisch nachgiebig ausgebildet und das oder die Messorgane 4 auf diesem angeordnet sein. Diese Anordnung weist ausserdem den Vorteil auf, dass die Messorgane 4 durch das Nabenelement 2 gegen mechanische Beschädigungen geschützt sind.
Als besonderer Vorteil der Fjanschbauweise ist zu erwähnen, dass durch Anpassung des Flansches die Messnabe an beliebige, zu messende Objekte, anschliessbar sind. Unter Beibehaltung der Messhülse kann eine ganze Reihe von Flanschen bereitgestellt werden, was eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Messnabe mit sich bringt.
SWISS CONFEDERATION Application number: 15725/66 Date of filing: October 31, 1966, 4 p.m. FEDERAL INTELLECTUAL PROPERTY OFFICE
Patent granted September 30, 1968
Patent published: November 15, 1968 G.
MAIN PATENT Torque measuring hub
Torque measuring hubs are known which have a mostly approximately cylindrical, somewhat elastically flexible connecting part between a driving and a driven shaft, on which electrical torque measuring elements responding to changes in shape are arranged and with rotary transmissions of measuring currents.
In the previously known measuring hubs of this type, the connection means for the driving shaft and the shaft to be driven, mostly coupling flanges, are arranged on the opposite sides of the measuring hub in the axial direction. This arrangement can therefore only be used if the driving shaft and the shaft to be driven can be moved in the same axial alignment. If belt, chain or gear wheel power transmissions are to be controlled by a measuring hub, additional bearings are required on the drive and driven side. This makes the use of the known measuring hubs difficult or even impossible for reasons of space.
In order to avoid these disadvantages, a torque measuring hub with electrical measuring elements that respond to changes in shape and with rotary transmissions of measuring currents is proposed, which differs from the previously known measuring hubs by two hub elements arranged concentrically to one another and designed as force transmission elements, one end of which is rigid with one another connected and these opposite ends are rotatably mounted against each other and provided with connection means for power transmission.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
According to the embodiment shown in the drawing, the new measuring hub has a substantially cylindrical inner hub part 1 and a sleeve-shaped hub part 2 that can be slipped concentrically over this and which at one end have flange parts 11, 21, for example by means of screws 13 or in another suitable manner are connected. On the side 12 opposite the flanges 11 and 21, a bore 10 is provided in the hub part 1 for connection to a driving shaft, for example a motor shaft 9. In order to ensure both good attachment of the hub part 1 to the motor axis 9 and easy detachability of these parts from one another, they can be braced together with a screw 8 threaded through a central axial hole in the hub part 1.
The hub part 2 has, on the side 22 opposite the flanges 11 and 21, a seat surface for a connection element for power transmission to a shaft to be driven, for example a V-belt pulley 20, which can expediently be detachably fastened to a flange 23 provided on the hub part 2 by means of screws 24. In order to ensure an exactly concentric run of the hub sides 12, 22 and an elastic rotation against one another, these two parts of the hubs 1 and 2 are supported against one another by a bearing 3.
In the embodiment shown in the drawing, the outer hub part 2 between the two flanges 21 and 23 has a somewhat elastically flexible middle part with an expediently approximately cylindrical outer surface on which one or more electrical torque measuring elements 4 responsive to changes in shape are known per se Art are arranged. To transmit the measuring currents, slip rings 5 connected to the measuring element or elements 4 are provided for measurements at low speed on one of the two end flanges 11, 21. A mercury rotary transmitter of known design is expediently used for measurements at high speed or small measurement signals.
For some uses, it may be useful to extend the hub part 1 on the drive side over the mutually rotatable hub parts 22, 12 addition and on this extension, for example, to provide a flywheel as a damping element for torque surges.
According to another embodiment not shown in the drawing, instead of the central part on the hub element 2, the central part on the hub element 1 can be designed to be somewhat elastically flexible and the measuring element or elements 4 can be arranged thereon. This arrangement also has the advantage that the measuring elements 4 are protected against mechanical damage by the hub element 2.
A special advantage of the Fjansch design is to be mentioned that by adapting the flange the measuring hub can be connected to any objects to be measured. A whole series of flanges can be provided while retaining the measuring sleeve, which means that the measuring hub is considerably simplified and cheaper.